Kémia nem szakos hallgatóknak

Hogyan keletkeznek az elemek?

A Napban számos olyan reakció zajlik, amelyet a Földön nem lehet megismételni. E reakciók némelyikében kisebb elemekből nagy elemek keletkeznek. Itt a Földön eddig csak nagyon kis elemek keletkezését tudtuk megfigyelni. A megfigyelt reakciósorozat a következőnek tűnik: A hidrogén-1 atomok összeütköznek, hogy a nagyobb hidrogénizotópok, a hidrogén-2 (deutérium) és a hidrogén-3 (trícium) keletkezzenek. A folyamat során pozitronok és gammasugarak keletkeznek. A pozitronok összeütköznek a rendelkezésre álló elektronokkal, és annihilálódnak, további gammasugarak keletkeznek. A folyamat során óriási mennyiségű energia keletkezik, amely melegen tart bennünket, és folytatja az ellátó reakciókat.

magfúzió

A maghasadással ellentétben, amely során nagyobb atomokból kisebb izotópok keletkeznek, a magfúzió célja, hogy kisebb atomok ütközéséből nagyobb anyagok keletkezzenek. A kisebb atomok egymáshoz kényszerítése szorosabb tömörülést és energiafelszabadulást eredményez. Amint az 1. ábrán látható, a nagyobb atom, a hélium (He) keletkezésekor a hidrogén-2 és a hidrogén-3 összeolvadásából, valamint egy neutron kilökődéséből energia szabadul fel.

Ez az energiafelszabadulás az, ami ma a fúziós reaktorok kutatását hajtja. Ha egy ilyen reakció hatékonyan megvalósítható lenne a Földön, az tiszta nukleáris energiaforrást biztosíthatna. A maghasadási reakciókkal ellentétben a magfúzió nem termel radioaktív termékeket, amelyek veszélyt jelentenek az élő rendszerekre.

A laboratóriumi magfúziós reakciókat rendkívül nehéz megvalósítani. Rendkívül magas (több millió fokos) hőmérsékletre van szükség. Olyan módszereket kell kifejleszteni, amelyekkel az atomokat össze lehet kényszeríteni és elég sokáig együtt kell tartani a reakcióhoz. A fúziós reakciók során felszabaduló neutronok kölcsönhatásba léphetnek a reaktorban lévő atomokkal, és radioaktív anyagokká alakíthatják őket. A magfúziós reakciók terén már vannak sikerek, de a megvalósítható fúziós energiáig vezető út még hosszú és bizonytalan.

Összefoglaló

• A magfúzió folyamatának leírása.
• Mutatunk példákat a magfúziós reakciókra.

GYakorlat

Olvassa el az alábbi linken található anyagot, és válaszoljon a következő kérdésekre:

http://science.howstuffworks.com/fusion-reactor.htm

1. Milyen hőmérséklet szükséges a fúzió létrejöttéhez?
2. Miért van szükség nagy nyomásra?
3. Mire szolgál a mágneses bezártsági reaktor?
4. Hogyan működik az inerciális bezártsági módszer?

Kritika

1. Mi a magfúzió?
2. Miért érdekes ma a magfúzió?
3. Mi az egyik probléma a magfúzió laboratóriumi tanulmányozásával?

Glosszárium